import java.util.Arrays;
import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;

public class TextSort {
    /**
     * 时间复杂度：O(N^2)
     *     最好情况的时间复杂度：O(N)
     *            当数据趋于有序的时候，排序速度会非常快。
     *                一般的场景就是数据基本有序 建议使用直接插入排序
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：稳定
     *       如果一个排序是稳定的，那么就可以实现为不稳定的
     *       但是如果一个排序本身就是不稳定的，你没有办法实现为稳定
     *       的排序
     * @param array
     */
    public static void insertSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int j = i - 1;
            int tmp  = array[i];
           for (; j >= 0; j--){
                if (array[j] > tmp) {
                    array[j+1] = array[j];
                } else {
                    array[j + 1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }
    /**
     * 希尔排序
     * 时间复杂度：O(N^1.3) - O(N^1.5)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void shellSort(int[] array) {
         int gap = array.length;
         while (gap > 1) {
             shell(array,gap);
             gap /= 2;
         }

         shell(array,1);
    }
    public static void shell(int[] array,int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int j  = i-gap;
            int tmp = array[i];
            for (; j >=0 ; j-= gap) {
                if (array[j] > tmp) {
                    array[j+gap] = array[j];
                } else {
                    break;
                }
            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }
    /**
     * 选择排序
     * 时间复杂度：O(N^2)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                int j = i +1;
                int minIndex = i;
                while (j < array.length) {
                    if (array[j] < array[minIndex]) {
                        minIndex = j;
                    }
                    j++;
                }
                swap(array,i,minIndex);

        }
    }
    public static void swap(int[] array,int i,int j) {
        int tmp  = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }
    public static void selectSort2(int[] array) {
        int left = 0;
        int right = array.length-1;
        while (left < right) {
            int minIndex = left;//假定最小值的下标
            int maxIndex = left;//假定最大值的下标
            for (int i = left+1; i <= right; i++) {
                if(array[i] < array[minIndex]) {
                    minIndex = i;
                }
                if(array[i] > array[maxIndex]) {
                    maxIndex = i;
                }
            }
            //这里有可能把最大值换到 minIndex的位置
            //言外之意，最大值正好在left这个地方
            swap(array,minIndex,left);
            if(maxIndex == left) {
                maxIndex = minIndex;
            }
            swap(array,maxIndex,right);
            left++;
            right--;
        }
    }
    /**
     * 堆排序：
     * 时间复杂度：O(N*logn)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 稳定性：不稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
                 creatBigHeap(array);
                 int end = array.length - 1;
                 while (end > 0) {
                     swap(array,0,end);
                     shiftDown(array,0,end);
                     end--;
                 }
    }
    public static void creatBigHeap(int[] array) {
           for (int parent = (array.length-1-1) / 2; parent >= 0; parent--) {
                  shiftDown(array,parent,array.length);
           }
    }
    public static void shiftDown(int[] array,int parent,int len) {
            int child = 2 * parent + 1;
            while (child < len) {
                if (child + 1 < len && array[child] < array[child + 1]) {
                    child++;
                }
                if (array[child] > array[parent]) {
                    swap(array,child,parent);
                    parent = child;
                    child = parent * 2 +1;
                } else {
                    break;
                }

            }
    }
    /**
     * 冒泡排序：
     *  时间复杂度：（不要考虑优化）O(N^2)
     *  空间复杂度：O(1)
     *  稳定性：稳定的
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length-1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j+1]) {
                    swap(array,j,j+1);
                    flg = true;
                }
            }
            if (flg  == false) {
                break;
            }
        }
    }
    public static void bubbleSort2(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < array.length-1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j+1]) {
                    swap(array,j,j+1);
                }
            }
        }
    }
    //快排

    /**
     * 时间复杂度：N*logN
     *         最好情况 ：N*logN
     *         最坏情况：N^2  有序、逆序  优化！！！
     * 空间复杂度：
     *         最好情况：logN
     *         最坏情况：N
     * 稳定性：不稳定
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array) {

        quick(array,0,array.length-1);
    }
    public static void quick(int[] array,int start,int end) {
        if (start >= end) {
            return ;
        }
        int index = midTree(array,start,end);
        swap(array,index,start);
        int piovt = partition(array,start,end); // 找到基准
        quick(array,start,piovt-1);
        quick(array,piovt+1,end);
    }
    public static int midTree(int[] array,int left,int right)  {
         int mid = (left + right) / 2 ;
         if (array[left] > array[right]) {
             if (array[mid] > array[left]) {
                 return left;
             } else if (array[mid] < array[right]) {
                 return right;
             } else {
                 return mid;
             }
         } else {
             if (array[mid] > array[right]) {
                 return right;
             } else if (array[mid] < array[left]) {
                 return left;
             } else {
                 return mid;
             }
         }
    }
    //挖坑法
    private static int partition(int[] array,int left,int right) {
        int tmp  = array[left];
        while (left < right) {
            while (left < right && array[right] >= tmp) {
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while (left < right && array[left]  <= tmp) {
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = tmp;
        return left;
    }
      //Hoare 法
    private static int partition2(int[] array,int left,int right) {
        int tmp = array[left];
        int i = left;
         while(left < right) {
             while (left < right && array[right] >= tmp) {
                 right--;
             }
             while (left < right && array[left] <= tmp) {
                 left++;
             }
             swap(array,left,right);
         }
         swap(array,left,i);
         return left;
    }
    //前后指针法
    private static int partition3(int[] array,int left,int right) {
        int prev = left;
        int cur = left + 1;
        while (cur <= right) {
            if (array[cur] < array[left] && array[++prev] != array[cur]) {
                swap(array,prev,cur);
            }
            cur++;
        }
        swap(array,prev,left);
        return prev;
    }
    public static void quickSort1(int[] array) {
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
        int left = 0;
        int right = array.length - 1;
        stack.push(left);
        stack.push(right);
        while (!stack.isEmpty()) {
            right = stack.pop();
            left = stack.pop();
            int mid = partition(array,left,right);
            if (mid > left + 1) {
                stack.push(left);
                stack.push(mid);
            }
            if (mid < right - 1) {
                stack.push(mid+1);
                stack.push(right);
            }
        }
    }
    /**
     * 时间复杂度：N*logN
     * 空间复杂度：N
     * 稳定性：稳定的排序
     *       插入排序    冒泡排序  归并排序
     * @param array
     */
    public static void mergeSort(int[] array) {
        mergeSortFunc(array,0, array.length-1);
    }
    //分解
    public static void mergeSortFunc(int[] array,int left,int right) {
         if (left >= right) {
             return ;
         }
        int mid = (left + right) / 2;
        mergeSortFunc(array,left,mid);
        mergeSortFunc(array,mid + 1,right);
        merge(array,left,right,mid);
    }
    //合并
    public static void merge(int[] array, int start,int end,int mid) {
        int s1 = start;
        int s2 = mid + 1;

        int[] tmp = new int[end - start + 1];
        int k = 0;
        while (s1 <= mid && s2 <= end) {
             if (array[s1] <= array[s2]) {
                 tmp[k++] = array[s1++];
             } else {
                 tmp[k++] = array[s2++];
             }
        }
        while (s1 <= mid) {
            tmp[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= end) {
            tmp[k++] = array[s2++];
        }
        for (int i = 0; i < tmp.length; i++) {
            array[start + i] = tmp[i];
        }
    }
    public static void mergeSort1(int[] array) {
        int gap = 1;
        while (gap < array.length) {
            // i += gap * 2 当前gap组的时候，去排序下一组
            for (int i = 0; i < array.length; i += gap * 2) {
                int left = i;
                int mid = left+gap-1;//有可能会越界
                if(mid >= array.length) {
                    mid = array.length-1;
                }
                int right = mid+gap;//有可能会越界
                if(right>= array.length) {
                    right = array.length-1;
                }
                merge(array,left,right,mid);
            }
            //当前为2组有序  下次变成4组有序
            gap *= 2;
        }
    }
    public static void countSort(int[] array) {
        int max = array[0];
        int min = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
            }
            if (array[i] < min) {
                min = array[i];
            }
        }
        int len = max - min + 1;
        int[] tmp  = new int[len];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            tmp[array[i] - min]++;
        }
        int k = 0;
        for (int i = 0; i < tmp.length; i++) {
            while(tmp[i] > 0) {
                array[k++] = i + min;
                tmp[i]--;
            }
        }
    }
}
